JP4796975B2 - Solid electrolytic capacitor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
この発明は、導電性高分子からなる固体電解質層を備えた固体電解コンデンサおよびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a solid electrolytic capacitor having a solid electrolyte layer made of a conductive polymer and a method for manufacturing the same.
固体電解コンデンサとしては、エッチングによって表面を拡面化したアルミニウム箔の表面に誘電体酸化皮膜層を形成し、この誘電体酸化皮膜層の上に固体電解質層を形成してコンデンサ素子を構成し、さらに接触抵抗を減らすために、固体電解質層の上にグラファイト層および銀ペースト層からなる導電体層を形成した構成のものが知られている。 As a solid electrolytic capacitor, a dielectric oxide film layer is formed on the surface of an aluminum foil whose surface has been expanded by etching, and a capacitor element is formed by forming a solid electrolyte layer on the dielectric oxide film layer. In order to further reduce the contact resistance, a structure in which a conductor layer composed of a graphite layer and a silver paste layer is formed on a solid electrolyte layer is known.
そして、このような固体電解コンデンサの形状としては、特開平６−６９０８４号公報に開示されたように、導電性高分子層および導電体層が順次形成された電極箔を積層して形成した固体電解コンデンサが知られている。 As the shape of such a solid electrolytic capacitor, as disclosed in JP-A-6-69084, a solid formed by laminating electrode foils in which a conductive polymer layer and a conductor layer are sequentially formed. Electrolytic capacitors are known.
この固体電解コンデンサを図８と共に説明すると、固体電解コンデンサは、平坦なアルミニウムの原箔の表面をエッチングして、アルミニウム箔の単位面積当りの表面積を増加させて、さらに誘電体酸化皮膜を形成して電極箔とし、電極箔の誘電体酸化皮膜の上に導電性高分子からなる固体電解質層を形成してコンデンサ素子を形成している。そしてこのコンデンサ素子の電極箔を陽極、固体電解質層を陰極として固体電解コンデンサを構成する。このような個々のコンデンサ素子は箔状のアルミニウムを基本とした構造のため、長さ、幅方向に比べて厚み方向の寸法が極端に小さくなる。そこで、このようなコンデンサ素子を厚み方向に積層すれば容量が大きく、体積効率のよい積層型固体電解コンデンサが得られる。そのため、内部構造としては、アルミニウム箔の表面をエッチングし、誘電体酸化皮膜を形成した電極箔１を陽極部と陰極部を分離部２によって区分し、陰極部に導電性高分子層６、グラファイト層および銀ペースト層からなる導電体層７を形成して一個のコンデンサ素子を構成する。さらに、このコンデンサ素子を複数個を積層し、コンデンサ素子の導電体層７の間を銀ペースト等の導電性接着材によって、また陽極部の間は、陽極部１同士の間に陽極引き出し部５を挿入し、抵抗溶接あるいはレーザ溶接によって接続している。さらに陽極引き出し部５には陽極端子８、導電体層には陰極端子９がそれぞれ接続されて、外部への電気的な引き出しが行われる。 The solid electrolytic capacitor will be described with reference to FIG. 8. The solid electrolytic capacitor etches the surface of a flat aluminum foil to increase the surface area per unit area of the aluminum foil, and further forms a dielectric oxide film. The capacitor element is formed by forming a solid electrolyte layer made of a conductive polymer on the dielectric oxide film of the electrode foil. A solid electrolytic capacitor is constructed using the electrode foil of the capacitor element as an anode and the solid electrolyte layer as a cathode. Since such individual capacitor elements have a structure based on foil-like aluminum, the dimension in the thickness direction is extremely smaller than that in the length and width directions. Therefore, if such capacitor elements are laminated in the thickness direction, a laminated solid electrolytic capacitor having a large capacity and good volume efficiency can be obtained. Therefore, as the internal structure, the surface of the aluminum foil is etched, the electrode foil 1 on which the dielectric oxide film is formed is divided into the anode part and the cathode part by the separating part 2, and the conductive polymer layer 6 and graphite are formed in the cathode part. A conductor layer 7 composed of a layer and a silver paste layer is formed to constitute one capacitor element. Further, a plurality of capacitor elements are stacked, and a conductive adhesive material such as silver paste is used between the conductor layers 7 of the capacitor elements, and between the anode parts, an anode lead part 5 is provided between the anode parts 1. And connected by resistance welding or laser welding. Furthermore, an anode terminal 8 is connected to the anode lead-out portion 5 and a cathode terminal 9 is connected to the conductor layer, respectively, so that electrical extraction to the outside is performed.
このような固体電解コンデンサの電極箔は、エッチング処理を施したアルミニウム箔に誘電体酸化皮膜を形成し、その後、コンデンサ素子の大きさに切り出して使用する場合がある。この切り出しはカッターやダイシングソー、スリッター、剪断シャー、型による打ち抜き等が多用されている。このように誘電体酸化皮膜が形成されたアルミニウム箔を切り出した場合、その切り出した切断端面は、金属アルミニウムが露出することになる。そして、金属アルミニウムが露出した部分と固体電解質が接触すると、ショート状態となってしまうため、露出した金属アルミニウムに誘電体酸化皮膜を形成することを目的として、再化成（再陽極酸化処理）を行った後に、固体電解質の形成が行われることが多い。 The electrode foil of such a solid electrolytic capacitor may be used by forming a dielectric oxide film on an etched aluminum foil and then cutting it into the size of the capacitor element. For this cutting, a cutter, a dicing saw, a slitter, a shearing shear, punching with a mold, and the like are frequently used. When the aluminum foil on which the dielectric oxide film is thus formed is cut out, the metal aluminum is exposed at the cut end face. When the exposed portion of the metal aluminum and the solid electrolyte come into contact with each other, a short state occurs, so re-formation (re-anodizing treatment) is performed for the purpose of forming a dielectric oxide film on the exposed metal aluminum. After that, a solid electrolyte is often formed.
このような電解コンデンサに用いられる固体電解質としては、近年、低ＥＳＲ化を目的として導電性高分子が着目され、導電性高分子を固体電解質として用いる固体電解コンデンサが実用化されている。一般に、これら導電性高分子としては、ポリチオフェン、ポリピロール又はポリアニリン等があり、中でもポリチオフェンは、ポリピロール又はポリアニリンと比較して、導電率が高く熱安定性が特に優れていることから近年注目されており、ポリチオフェンを固体電解質として用いた固体電解コンデンサとして特開平２−１５６１１号公報等に開示されているものがある。 As a solid electrolyte used in such an electrolytic capacitor, in recent years, a conductive polymer has attracted attention for the purpose of reducing ESR, and a solid electrolytic capacitor using the conductive polymer as a solid electrolyte has been put into practical use. In general, these conductive polymers include polythiophene, polypyrrole, polyaniline, etc. Among them, polythiophene has attracted attention in recent years because it has high electrical conductivity and particularly excellent thermal stability compared to polypyrrole or polyaniline. JP-A-2-15611 discloses a solid electrolytic capacitor using polythiophene as a solid electrolyte.
ポリチオフェンは、化学酸化重合及び電解重合によって製作できるが、電解重合手段を講じた場合、一個に数点の重合用電極を取り付けることが必要であることと、導電性高分子が電極上にフィルム状に形成されるため大量に製造することに困難性が伴う問題を抱えている。一方、化学酸化重合手段の場合は、そのような問題はなく、電解重合と比較して大量の導電性高分子層を容易に得ることができるという利点がある。 Polythiophene can be manufactured by chemical oxidative polymerization and electrolytic polymerization. However, when the electrolytic polymerization method is taken, it is necessary to attach several electrodes for polymerization, and the conductive polymer is in the form of a film on the electrode. Therefore, there is a problem that is difficult to manufacture in large quantities. On the other hand, in the case of the chemical oxidation polymerization means, there is no such problem, and there is an advantage that a large amount of the conductive polymer layer can be easily obtained as compared with the electrolytic polymerization.
そして、チオフェンの誘導体の中でも、３，４−エチレンジオキシチオフェンは、酸化剤と接触することで、緩やかな重合反応によってポリ−（３，４−エチレンジオキシチオフェン）を生成するため、３，４−エチレンジオキシチオフェンのモノマー溶液を微細な構造を有するコンデンサ素子の内部にまで浸透した状態で重合させることができることが知られている。この結果、コンデンサ素子の内部にまで導電性高分子層を形成することができるようになり、固体電解コンデンサの静電容量の増大を図ることができる。 Among the thiophene derivatives, 3,4-ethylenedioxythiophene generates poly- (3,4-ethylenedioxythiophene) by a gentle polymerization reaction when in contact with an oxidizing agent. It is known that a monomer solution of 4-ethylenedioxythiophene can be polymerized while penetrating into a capacitor element having a fine structure. As a result, the conductive polymer layer can be formed even inside the capacitor element, and the capacitance of the solid electrolytic capacitor can be increased.
前述したように、固体電解コンデンサに関しては次の公知文献が存在する。
ところで、陽極酸化によって誘電体酸化皮膜を形成したアルミニウム箔を、治具によって所定の大きさに切り出した場合には、切り出した切断端面はアルミニウムが露出するとともに、切断した際のバリが発生する。特にアルミニウムは延性に富む金属であり、アルミニウムを切断して加工した場合には、バリの発生を抑制することは困難である。そして、前述したように、アルミニウム箔は再化成によって、露出したアルミニウムの表面に誘電体酸化皮膜を形成しているが、この再化成によってもバリの部分には、誘電体酸化皮膜が十分に形成されない場合がある。そして、このようなバリを有したままの電極箔の上に固体電解質層を形成した場合、バリが固体電解質と接触する。そして、バリの部分で誘電体酸化皮膜が十分に形成されていないと、この部分での電流がパスしてしまう部分となってしまい、固体電解コンデンサの漏れ電流増大の原因となっていた。 By the way, when an aluminum foil on which a dielectric oxide film is formed by anodic oxidation is cut out to a predetermined size with a jig, aluminum is exposed on the cut end face, and burrs are generated when cut. In particular, aluminum is a highly ductile metal, and when aluminum is cut and processed, it is difficult to suppress the generation of burrs. As described above, the aluminum foil forms a dielectric oxide film on the exposed aluminum surface by re-chemical conversion. However, the dielectric oxide film is sufficiently formed on the burrs even by this re-chemical conversion. May not be. When the solid electrolyte layer is formed on the electrode foil having such burrs, the burrs come into contact with the solid electrolyte. If the dielectric oxide film is not sufficiently formed at the burr portion, the current at this portion is passed, which causes an increase in the leakage current of the solid electrolytic capacitor.
そこで、この発明では、電極箔のバリの部分での漏れ電流が増大することを防止した固体電解コンデンサを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a solid electrolytic capacitor that prevents an increase in leakage current at a burr portion of an electrode foil.
この出願の係る発明は表面に誘電体酸化皮膜を形成した平板状の弁金属箔の上に導電性高分子からなる固体電解質層を形成した固体電解コンデンサにおいて、弁金属箔の切断端面に発生するバリの大きさを５μｍ以下とするとともに、前記バリを絶縁樹脂で被覆した固体電解コンデンサに関するものである。
In the solid electrolytic capacitor in which a solid electrolyte layer made of a conductive polymer is formed on a flat valve metal foil having a dielectric oxide film formed on the surface thereof, the invention according to this application is generated on the cut end face of the valve metal foil. The present invention relates to a solid electrolytic capacitor in which the size of a burr is 5 μm or less and the burr is covered with an insulating resin.
この出願の請求項１に係る発明は、表面に誘電体酸化皮膜を形成した平板状の弁金属箔と、この弁金属箔の表面の所定の部分に設けられて弁金属箔を陽極部と陰極部に区分する分離部を備え、区分された陰極部に固体電解質層が形成されたコンデンサ素子を外装してなる固体電解コンデンサの製造方法において、弁金属箔の両面上に誘電体酸化皮膜を形成させた後、弁金属箔の少なくともコンデンサ素子の陰極部となる部位を切り出す箔切り出し工程と、切り出した陰極部の切断端面に発生したバリの長さを５μｍ以下に整える工程と、陰極部の切断端面およびその近傍に絶縁樹脂を塗布して硬化することにより、バリを樹脂で被覆する工程と、弁金属箔の陰極部に固体電解質層を形成する工程、を含む固体電解コンデンサの製造方法である。
The invention according to claim 1 of this application is a flat plate-like valve metal foil having a dielectric oxide film on the surface, the anode portion of the valve metal foil is provided on a predetermined portion of the surface of the valve metal foil and a cathode A dielectric oxide film is formed on both surfaces of a valve metal foil in a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor comprising a capacitor element having a separated cathode part and a solid electrolyte layer formed on the separated cathode part. A foil cutting step of cutting out at least a portion of the valve metal foil that becomes the cathode portion of the capacitor element, a step of adjusting the length of burrs generated on the cut end surface of the cut-out cathode portion to 5 μm or less, and cutting of the cathode portion A method of manufacturing a solid electrolytic capacitor comprising a step of coating a burr with a resin by applying an insulating resin to the end face and the vicinity thereof and curing, and a step of forming a solid electrolyte layer on the cathode portion of the valve metal foil.
この出願の係る発明では、レジスト層の形成と、陰極部の端面およびその近傍を樹脂で被覆する工程とを同時に行うこともできる。
In the invention according to this application, the formation of the resist layer and the step of covering the end face of the cathode portion and the vicinity thereof with the resin can be performed simultaneously.
この出願に係る発明は、陰極部の端面の近傍に弁金属箔の上面より硬化性樹脂を塗布し、硬化性樹脂を上面より陰極部の端面に回り込ませた後に硬化することを特徴としている。
The invention according to this application is characterized in that a curable resin is applied from the upper surface of the valve metal foil in the vicinity of the end surface of the cathode portion, and the curable resin is circulated from the upper surface to the end surface of the cathode portion and then cured.
この出願による発明によれば、金属箔の陰極部の切断端面に発生するバリの大きさを５μｍ以下とするとともに、バリを樹脂で被覆することにより、バリが固体電解質と接触して漏れ電流が増大する不都合を防止することができる。
According to the invention of this application, the size of the burrs generated on the cut end face of the cathode portion of the metal foil is 5 μm or less, and the burrs are covered with the resin so that the burrs come into contact with the solid electrolyte and leakage current is generated. Increasing inconvenience can be prevented.
この出願による発明によれば、弁金属箔の両面上に誘電体酸化皮膜を形成させた後、弁金属箔の少なくともコンデンサ素子の陰極部となる部位を切り出す箔切り出し工程と、切り出した陰極部の切断端面に発生したバリの長さを５μｍ以下に整える工程と、陰極部の切断端面およびその近傍に絶縁樹脂を塗布して硬化することにより、バリを樹脂で被覆する工程と、金属箔の陰極部に固体電解質層を形成する工程、によってバリを樹脂で被覆することにより、バリが固体電解質と接触して漏れ電流が増大する不都合を防止することができる。
According to the invention of this application , after forming a dielectric oxide film on both surfaces of the valve metal foil, a foil cutting step of cutting out at least a portion of the valve metal foil that becomes the cathode portion of the capacitor element; A step of adjusting the length of the burr generated on the cut end face to 5 μm or less, a step of coating the burr with a resin by applying and curing an insulating resin on the cut end face of the cathode portion and its vicinity, and a cathode of the metal foil By covering the burrs with a resin in the step of forming the solid electrolyte layer on the part, it is possible to prevent the disadvantage that the burrs come into contact with the solid electrolyte and the leakage current increases.
この出願による発明では、分離部の形成と、陰極部の端面およびその近傍を樹脂で被覆する工程とを同時に行うことにより、分離部と樹脂層を効率良く形成することもできる。
In the invention according to this application , the separation part and the resin layer can be efficiently formed by simultaneously performing the formation of the separation part and the step of covering the end face of the cathode part and the vicinity thereof with the resin.
この出願による発明によれば、陰極部の端面の近傍に弁金属箔の上面より硬化性樹脂を塗布し、硬化性樹脂を上面より陰極部の端面に回り込ませた後に硬化することにより、電極箔の上面の樹脂層の厚さを均一なものとでき、積層して形成されるコンデンサ素子の高さ寸法を一定にものとすることができる。
According to the invention of this application, a curable resin is applied from the upper surface of the valve metal foil in the vicinity of the end surface of the cathode portion, and the curable resin is circulated from the upper surface to the end surface of the cathode portion, and then cured, thereby electrode foil. The thickness of the resin layer on the upper surface of the capacitor element can be made uniform, and the height dimension of the capacitor element formed by lamination can be made constant.
図１は本発明におけるアルミニウム固体電解コンデンサの構成を示す。 FIG. 1 shows a configuration of an aluminum solid electrolytic capacitor according to the present invention.
図１において、電極箔１は、アルミニウム箔をエッチング処理により拡面化処理したもので、アルミニウム箔の両面が多孔質のエッチング層となっている。また、アルミニウム箔の内部はエッチングされることなくアルミニウムの地金が残されており、このアルミニウム地金が残芯層となる。そして、エッチング処理した表面には陽極酸化により誘電体酸化皮膜が形成されている。 In FIG. 1, an electrode foil 1 is obtained by expanding an aluminum foil by etching, and both surfaces of the aluminum foil are porous etching layers. Moreover, the aluminum ingot is left without being etched inside the aluminum foil, and this aluminum ingot becomes the remaining core layer. A dielectric oxide film is formed on the etched surface by anodic oxidation.
例えば、電極箔１は厚さが１２０μｍの高純度のアルミニウムよりなるアルミニウム箔を用い、両面よりそれぞれ３０μｍのエッチング層を施す。この場合残芯層の厚さは６０μｍとなる。 For example, the electrode foil 1 is an aluminum foil made of high-purity aluminum having a thickness of 120 μm, and an etching layer of 30 μm is applied from both sides. In this case, the thickness of the remaining core layer is 60 μm.
この電極箔１は、図２に示すように両端が陽極部１１で、その中間が陰極部１２となっており、陽極部１１と陰極部１２は分離層２によって区分されている。また、陰極部１２の端面およびその近傍がレジスト材３によって被覆されている。さらに、陰極部１２には固体電解質層６、グラファイト層、銀ペースト層からなる導電体層７順次形成されている。 As shown in FIG. 2, the electrode foil 1 has an anode part 11 at both ends and a cathode part 12 in the middle. The anode part 11 and the cathode part 12 are separated by a separation layer 2. The end face of the cathode portion 12 and the vicinity thereof are covered with the resist material 3. Further, a conductor layer 7 comprising a solid electrolyte layer 6, a graphite layer, and a silver paste layer is sequentially formed on the cathode portion 12.
このような電極箔は次の工程によって製造する。まず、幅広の帯状のアルミニウム箔１００を用意し、エッチング処理をして表面積の拡大を行い、さらに陽極酸化処理を施し誘電体酸化皮膜を形成する。次いで、図４に示すようにアルミニウム箔１００を電極箔１の幅手方向の長さとなるように所定間隔で切り出す。この切り出しは図３（ａ）、（ｂ）に示すように、アルミニウム箔１００の上面より治具１０１を押し当ててアルミニウム箔１００を切断する。この際、電極箔１の陽極部１１となる部分と残りのアルミニウム箔１００ａはつないだままとしている（図４）。この残りアルミニウム箔１００ａの部分はフレームとして活用しされる。アルミニウム箔１００をフレームとして利用すると、後の再化成の工程で給電電極として利用できるために好適である。 Such an electrode foil is manufactured by the following steps. First, a wide strip-shaped aluminum foil 100 is prepared, etched to increase the surface area, and further subjected to anodization to form a dielectric oxide film. Next, as shown in FIG. 4, the aluminum foil 100 is cut out at a predetermined interval so as to have a length in the width direction of the electrode foil 1. As shown in FIGS. 3A and 3B, the cutting is performed by pressing the jig 101 from the upper surface of the aluminum foil 100 to cut the aluminum foil 100. At this time, the portion of the electrode foil 1 that becomes the anode portion 11 and the remaining aluminum foil 100a remain connected (FIG. 4). The remaining aluminum foil 100a is used as a frame. Use of the aluminum foil 100 as a frame is preferable because it can be used as a feeding electrode in a subsequent re-forming process.
なお、このようなアルミニウム箔１００を切り出した際には、図４（ｃ）に示すように、切断端面にはバリ１０２が発生する。すなわち、アルミニウム箔１００の残芯部分は金属アルミニウムであり、この部分を切断した際には、金属アルミニウムのバリが発生する。電極箔１となる部分、特に電極箔１の陰極部１２となる端面にバリが生じていた場合には、このバリが固体電解コンデンサの漏れ電流を増加させる場合がある。 When the aluminum foil 100 is cut out, burrs 102 are generated on the cut end face as shown in FIG. That is, the remaining core portion of the aluminum foil 100 is metallic aluminum, and when this portion is cut, burrs of the metallic aluminum are generated. In the case where burrs are generated on the portion that becomes the electrode foil 1, particularly on the end surface that becomes the cathode portion 12 of the electrode foil 1, the burrs may increase the leakage current of the solid electrolytic capacitor.
そこで、まず電極箔１の切断端面に発生したバリ１０２の長さを最長５μｍ以下となるように、治具やレーザによって切削・研磨することにより調整する。５μｍを超える長さのバリがあった場合には、後のレジスト材による絶縁樹脂の被覆厚さを厚くしないと、バリを完全に被覆することが困難となる。 Therefore, first, the length of the burr 102 generated on the cut end face of the electrode foil 1 is adjusted by cutting and polishing with a jig or a laser so that the maximum length is 5 μm or less. When there is a burr having a length exceeding 5 μm, it is difficult to completely cover the burr unless the insulating resin is covered with a subsequent resist material.
さらに、電極箔１には陽極部１１と陰極部１２の分離部２となる部分のエッチング層を機械的に除去するようにして電極箔の両面に溝１３を形成する。 Further, grooves 13 are formed on both surfaces of the electrode foil 1 so as to mechanically remove the portion of the etching layer that becomes the separation portion 2 of the anode portion 11 and the cathode portion 12.
さらに、打ち抜いた電極箔１にレジスト材を塗布し、バリ１０２をレジスト材によって被覆する。レジスト材３の厚さは７〜１０μｍ程度とすることにより、５μｍ以下の長さに調整されたバリ１０２はレジスト材に完全に被覆されるようになる。 Further, a resist material is applied to the punched electrode foil 1, and the burr 102 is covered with the resist material. By setting the thickness of the resist material 3 to about 7 to 10 μm, the burr 102 adjusted to a length of 5 μm or less is completely covered with the resist material.
レジスト材３の塗布は、図６に示すように、電極箔１の端面の近傍の所定の位置に、電極箔１の上面からスクリーン印刷法によってレジスト材を塗布し、レジスト材の流動性を利用して、電極箔１の端面にレジスト材を回り込ませた後にレジスト材を硬化させ、被覆層３とする。このように電極箔の上面の側からレジスト材を塗布すると、電極箔上面での、レジスト材の塗布位置を制御することが容易となり、電極箔の上に固体電解質層を形成するのに必要な面積を確保することが容易となる。また、スクリーン印刷によれば、レジスト材の塗布厚さを均一なものとすることができ、バリを確実に被覆することができる。 As shown in FIG. 6, the resist material 3 is applied to a predetermined position near the end face of the electrode foil 1 by applying a resist material from the upper surface of the electrode foil 1 by a screen printing method, and uses the fluidity of the resist material. Then, after the resist material is wrapped around the end face of the electrode foil 1, the resist material is cured to form the coating layer 3. When the resist material is applied from the upper surface side of the electrode foil in this way, it becomes easy to control the application position of the resist material on the upper surface of the electrode foil, which is necessary for forming a solid electrolyte layer on the electrode foil. It becomes easy to secure the area. Moreover, according to screen printing, the application | coating thickness of a resist material can be made uniform, and a burr | flash can be coat | covered reliably.
また、電極箔の端部へのレジスト材の塗布工程で、同時に電極箔１の溝にもレジスト材を塗布する。そして、その後に所定の手段によって、レジスト材を硬化する。このようなレジスト材の硬化によって、電極箔のバリを完全に被覆するとともに、電極箔の陽極部と陰極部とを区分する分離部を形成する。 Moreover, a resist material is simultaneously apply | coated also to the groove | channel of the electrode foil 1 at the application | coating process of the resist material to the edge part of electrode foil. Thereafter, the resist material is cured by a predetermined means. By curing such a resist material, the burrs of the electrode foil are completely covered, and a separation part for separating the anode part and the cathode part of the electrode foil is formed.
このようなレジスト材としては、耐薬品性、耐熱性を有するものが好ましく、熱硬化性の樹脂、例えば、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等や紫外線硬化性の樹脂を用いることができる。 As such a resist material, those having chemical resistance and heat resistance are preferable, and a thermosetting resin such as an epoxy resin, a silicon resin, or an ultraviolet curable resin can be used.
レジスト材を硬化した後に、レジスト材を形成する工程までの間に発生した誘電体酸化皮膜の損傷を修復するためにアルミニウム箔を再化成する。レジスト被覆工程での、機械的ストレスや熱ストレスによって、誘電体酸化皮膜が損傷している場合があり、この誘電体酸化皮膜の損傷部分を修復するものである。レジスト被覆工程の後に再化成することにより、レジスト材を塗布、硬化した際に受けた機械的ストレスによって生じた誘電体酸化皮膜の損傷部分を修復することにより、後の重合工程において誘電体酸化皮膜をより均一で重合に適した状態とすることができる。 After the resist material is cured, the aluminum foil is re-formed in order to repair the damage to the dielectric oxide film that has occurred before the step of forming the resist material. The dielectric oxide film may be damaged due to mechanical stress or thermal stress in the resist coating process, and the damaged portion of the dielectric oxide film is repaired. By re-forming after the resist coating process, the damaged part of the dielectric oxide film caused by the mechanical stress received when the resist material is applied and cured is repaired, so that the dielectric oxide film can be used in the subsequent polymerization process. Can be made more uniform and suitable for polymerization.
この再化成は、レジスト材を塗布、硬化した後に行うと、レジスト材によって被覆されたアルミニウムが露出端した面には誘電体酸化皮膜が形成されることが無いため、再化成時の消費電力を省力化することもできる。 If this re-formation is performed after the resist material is applied and cured, a dielectric oxide film is not formed on the exposed surface of the aluminum covered with the resist material, so the power consumption during re-formation is reduced. It can also save labor.
また、この再化成は、電極箔の陽極部側がアルミニウム箔に接続された状態で行うと好適である。アルミニウム箔の部分を給電電極として、再化成電流を給電できるために、作業が簡便なものとなるためである。 Further, this re-chemical conversion is preferably performed in a state where the anode portion side of the electrode foil is connected to the aluminum foil. This is because the re-formation current can be fed using the aluminum foil portion as the feeding electrode, so that the operation becomes simple.
さらに誘電体酸化皮膜の上に固体電解質層６を形成する。固体電解質層６は重合して導電性高分子となる重合性モノマーを含有する溶液と酸化剤溶液に順次浸漬し、各液より引き上げて重合反応を進める。これらの固体電解質の形成は、重合性モノマーを含有する溶液と酸化剤溶液を陰極部１２に塗布または吐出する方法によって形成してもよい。 Further, a solid electrolyte layer 6 is formed on the dielectric oxide film. The solid electrolyte layer 6 is sequentially immersed in a solution containing a polymerizable monomer that becomes a conductive polymer by polymerization and an oxidizer solution, and is pulled up from each solution to advance the polymerization reaction. These solid electrolytes may be formed by a method of applying or discharging a solution containing a polymerizable monomer and an oxidant solution to the cathode portion 12.
以上のように固体電解質層６の形成に用いる重合性モノマーとしてはチオフェン、ピロールまたはそれら誘導体を好適に使用することができる。特にモノマーがチオフェン又はその誘導体であると好適である。 As described above, thiophene, pyrrole or their derivatives can be suitably used as the polymerizable monomer used for forming the solid electrolyte layer 6. In particular, the monomer is preferably thiophene or a derivative thereof.
チオフェンの誘導体としては次に掲げる構造のものを例示できる、チオフェン又はその誘導体は、ポリピロール又はポリアニリンと比較して、導電率が高いとともに熱安定性が特に優れているため、低ＥＳＲで耐熱特性に優れた固体電解コンデンサを得ることができる。 Examples of thiophene derivatives can be exemplified by the following structures: thiophene or its derivatives have higher electrical conductivity and particularly excellent thermal stability than polypyrrole or polyaniline. An excellent solid electrolytic capacitor can be obtained.
ＸはＯまたはＳ
ＸがＯのとき、Ａはアルキレン、又はポリオキシアルキレン
Ｘの少なくとも一方がＳのとき、
Ａはアルキレン、ポリオキシアルキレン、置換アルキレン、置換ポリオキシアルキレン：ここで、置換基はアルキル基、アルケニル基、アルコキシ基
X is O or S
When X is O, A is alkylene or polyoxyalkylene When at least one of X is S,
A is alkylene, polyoxyalkylene, substituted alkylene, substituted polyoxyalkylene: wherein the substituent is an alkyl group, alkenyl group, alkoxy group
チオフェンの誘導体の中でも、３，４−エチレンジオキシチオフェンを用いると好適である。 Among the thiophene derivatives, 3,4-ethylenedioxythiophene is preferably used.
３，４−エチレンジオキシチオフェンは、酸化剤と接触することで、緩やかな重合反応によってポリ−（３，４−エチレンジオキシチオフェン）を生成するため、３，４−エチレンジオキシチオフェンのモノマー溶液を微細な構造を有するコンデンサ素子の内部にまで浸透した状態で重合させることができる。この結果、コンデンサ素子の内部にまで導電性高分子層を形成することができるようになり、固体電解コンデンサの静電容量の増大を図ることができる。 Since 3,4-ethylenedioxythiophene generates poly- (3,4-ethylenedioxythiophene) by a gentle polymerization reaction when in contact with an oxidizing agent, a monomer of 3,4-ethylenedioxythiophene The solution can be polymerized in a state where it penetrates into the inside of the capacitor element having a fine structure. As a result, the conductive polymer layer can be formed even inside the capacitor element, and the capacitance of the solid electrolytic capacitor can be increased.
コンデンサ素子に含浸するＥＤＯＴ溶液としては、その濃度が２５〜３２ｗｔ％となるようにＥＤＯＴを揮発性溶媒に溶解させたものを用いることが好ましい。前記揮発性溶媒としては、ペンタン等の炭化水素類、テトラヒドロフラン等のエーテル類、ギ酸エチル等のエステル類、アセトン等のケトン類、メタノール等のアルコール類、アセトニトリル等の窒素化合物等を用いることができるが、なかでも、メタノール、エタノール、アセトン等が好ましい。 As the EDOT solution impregnated in the capacitor element, it is preferable to use a solution in which EDOT is dissolved in a volatile solvent so that the concentration thereof is 25 to 32 wt%. Examples of the volatile solvent include hydrocarbons such as pentane, ethers such as tetrahydrofuran, esters such as ethyl formate, ketones such as acetone, alcohols such as methanol, nitrogen compounds such as acetonitrile, and the like. Of these, methanol, ethanol, acetone and the like are preferable.
酸化剤としては、エタノールに溶解したパラトルエンスルホン酸第二鉄、過ヨウ素酸もしくはヨウ素酸の水溶液を用いることができ、酸化剤の溶媒に対する濃度は４５〜５５ｗｔ％が好ましく、５０〜５５ｗｔ％がより好ましい。酸化剤の溶媒に対する濃度が高い程、ＥＳＲは低減する。なお、酸化剤の溶媒としては、上記モノマー溶液に用いた揮発性溶媒を用いることができ、なかでもエタノールが好適である。酸化剤の溶媒としてエタノールが好適であるのは、蒸気圧が低いため蒸発しやすく、残存する量が少ないためであると考えられる。 As the oxidizing agent, an aqueous solution of ferric paratoluenesulfonate, periodic acid or iodic acid dissolved in ethanol can be used, and the concentration of the oxidizing agent with respect to the solvent is preferably 45 to 55 wt%, and 50 to 55 wt%. More preferred. The higher the oxidant concentration in the solvent, the lower the ESR. As the oxidant solvent, the volatile solvent used in the monomer solution can be used, and ethanol is particularly preferable. Ethanol is suitable as the oxidant solvent because it is easy to evaporate due to its low vapor pressure and the remaining amount is small.
さらに、コンデンサ素子の固体電解質層６の上には、グラファイト層および銀ペースト層を順次形成し、導電体層７としてコンデンサ素子を作成する。 Further, a graphite layer and a silver paste layer are sequentially formed on the solid electrolyte layer 6 of the capacitor element, and a capacitor element is formed as the conductor layer 7.
グラファイト層は平均長さ１０μｍ程度の鱗片状グラファイトと平均粒径３０ｎｍ程度のカーボンブラックを混合したペーストをスクリーン印刷し、乾燥して形成する。このグラファイトを印刷した際、グラファイト層の成分の一つである鱗片状グラファイトが固体電解質層に突き刺さったり、或いはグラファイト層の成分のカーボンブラックが固体電解質層に入り込むことがある。固体電解質層の厚さが十分に形成されている場合には、鱗片状グラファイトが固体電解質層に突き刺さったり、或いはグラファイト層の成分のカーボンブラックが固体電解質層に入り込んだとしても、グラファイト成分と電極箔の誘電体酸化皮膜が接触することはないが、固体電解質層の厚さが薄い場合には、グラファイト成分と電極箔の誘電体酸化皮膜が接触してしまうおそれがある。しかしながら、この発明では固体電解質層の厚さを十分な厚さとすることが困難な電極箔の端部に予めレジスト層を形成してあるため、固体電解質層に鱗片状グラファイトが固体電解質層に突き刺さったり、或いはグラファイト層の成分のカーボンブラックが固体電解質層に入り込んだとしても、誘電体酸化皮膜層と接触することが無い。 The graphite layer is formed by screen-printing and drying a paste in which scaly graphite having an average length of about 10 μm and carbon black having an average particle size of about 30 nm are mixed. When this graphite is printed, scaly graphite that is one of the components of the graphite layer may pierce the solid electrolyte layer, or carbon black that is a component of the graphite layer may enter the solid electrolyte layer. When the thickness of the solid electrolyte layer is sufficiently formed, the graphite component and the electrode can be used even if the scaly graphite pierces the solid electrolyte layer or the carbon black component of the graphite layer enters the solid electrolyte layer. The dielectric oxide film on the foil is not in contact, but if the solid electrolyte layer is thin, the graphite component and the dielectric oxide film on the electrode foil may be in contact. However, in the present invention, since a resist layer is formed in advance on the end of the electrode foil where it is difficult to make the thickness of the solid electrolyte layer sufficient, scaly graphite penetrates into the solid electrolyte layer. Even if carbon black as a component of the graphite layer enters the solid electrolyte layer, it does not come into contact with the dielectric oxide film layer.
以上のように、固体電解質層を形成したのち、陽極部の位置でコンデンサ素子として切り出す（図４から図６中の点線の位置で）。そして、コンデンサ素子を積層して、陰極層２間は銀ペースト等の導電性接着材３によって、陽極部１間は、陽極部１と金属板４を挿入して抵抗溶接あるいはレーザ溶接によって接続している。またリードフレーム５との接続は陰極部２が導電性接着剤３、陽極部１が抵抗溶接によって接続している。 As described above, after forming the solid electrolyte layer, it is cut out as a capacitor element at the position of the anode part (at the position of the dotted line in FIGS. 4 to 6). Then, capacitor elements are laminated, and the cathode layer 2 is connected by a conductive adhesive 3 such as silver paste, and the anode part 1 is connected between the anode part 1 by resistance welding or laser welding by inserting the anode part 1 and the metal plate 4. ing. The lead frame 5 is connected to the cathode portion 2 by the conductive adhesive 3 and the anode portion 1 by resistance welding.
なお、固体電解質層を形成した後にコンデンサ素子を切り出した際にも、その切断端面にはバリが発生するが、ここで切断した端面は固体電解コンデンサの陽極となる部分であり、その後も固体電解質層が形成されることがない部分である。従って、この部分では陽極と陰極が短絡するおそれがない部分であり、バリが残っていたとしても問題は無い。 Even when the capacitor element is cut out after the solid electrolyte layer is formed, burrs are generated on the cut end face, but the cut end face is a portion that becomes the anode of the solid electrolytic capacitor, and the solid electrolyte is also thereafter. This is the part where no layer is formed. Therefore, in this portion, there is no possibility that the anode and the cathode are short-circuited, and there is no problem even if burrs remain.
また、陽極部には陽極引き出し部を接続する。陽極引き出し部は例えば、金属板を電極箔１の陽極部の間に挿入し、側面からのレーザ照射によるレーザ溶接や、電気溶接によって接合される。この陽極引き出し部は、陽極部と、後述する陽極端子の電気的な接続を容易かつ確実なものとするために用いられる。 An anode lead portion is connected to the anode portion. For example, the anode lead-out part is joined by inserting a metal plate between the anode parts of the electrode foil 1 and laser welding by laser irradiation from the side surface or electric welding. This anode lead-out part is used to make the electrical connection between the anode part and the anode terminal described later easy and reliable.
以上のようにして形成したコンデンサ素子を複数枚積層し、陽極引き出し手段には陽極端子を接続する。一方、導電体層７の銀ペースト層には陰極端子９を接続する。 A plurality of capacitor elements formed as described above are stacked, and an anode terminal is connected to the anode lead-out means. On the other hand, a cathode terminal 9 is connected to the silver paste layer of the conductor layer 7.
次いで、これらを陽極端子８と陰極端子９の一部が外部に露出するように外装樹脂４をモールド成形して外装を施し、固体電解コンデンサを得る。なお、外装は、樹脂製のケースにコンデンサ素子を収納し、ケースの開口部を封口にることによって形成しても良い。 Next, the exterior resin 4 is molded so that a part of the anode terminal 8 and the cathode terminal 9 is exposed to the outside, and the exterior is applied to obtain a solid electrolytic capacitor. The exterior may be formed by housing the capacitor element in a resin case and sealing the opening of the case.
１ 電極箔
１１ 陽極部
１２ 陰極部
１３ 溝
２ 分離部
３ 被覆層
４ 外装樹脂
５ 陽極引き出し部
６ 固体電解質層
７ 導電体層ｈｇ
８ 陽極端子
９ 陰極端子
１００ アルミニウム箔
１０１ 治具
１０２ バリ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrode foil 11 Anode part 12 Cathode part 13 Groove 2 Separation part 3 Coating layer 4 Exterior resin 5 Anode lead-out part 6 Solid electrolyte layer 7 Conductor layer hg
8 Anode terminal 9 Cathode terminal 100 Aluminum foil 101 Jig 102 Burr
Claims (1)
弁金属箔の両面上に誘電体酸化皮膜を形成させた後、弁金属箔の少なくともコンデンサ素子の陰極部となる部位を切り出す箔切り出し工程と、
切り出した陰極部の切断端面に発生したバリの長さを５μｍ以下に整える工程と、
陰極部の端面の近傍に弁金属箔の上面より硬化性樹脂を塗布し、硬化性樹脂を上面より陰極部の端面に回り込ませた後に硬化することにより、バリを樹脂で被覆する工程と、
弁金属箔の陰極部に固体電解質層を形成する工程、を含む固体電解コンデンサの製造方法。
A flat valve metal foil having a dielectric oxide film formed on the surface, and a separation part provided on a predetermined portion of the surface of the valve metal foil to divide the valve metal foil into an anode part and a cathode part. In the manufacturing method of the solid electrolytic capacitor formed by covering the capacitor element in which the solid electrolyte layer is formed on the cathode portion,
After forming a dielectric oxide film on both surfaces of the valve metal foil, a foil cutting step of cutting out at least a portion of the valve metal foil that becomes the cathode part of the capacitor element;
A step of adjusting the length of the burr generated on the cut end face of the cut-out cathode part to 5 μm or less;
A step of coating the burr with a resin by applying a curable resin from the upper surface of the valve metal foil in the vicinity of the end surface of the cathode portion, and then curing the curable resin after passing around the end surface of the cathode portion from the upper surface ;
Forming a solid electrolyte layer on the cathode portion of the valve metal foil.
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